Регулируемый стабилизатор напряжения

Полевые транзисторы с изолированным затвором МДП-транзисторы

Термин «МДП-транзистор» используется для обозначения полевых транзисторов, в которых управляющий электрод – затвор – отделен от активной области полевого транзистора диэлектрической прослойкой – изолятором. Основным элементом для этих транзисторов является структура металл-диэлектрик-полупроводник (М-Д-П).

Технология МДП-транзистора с встроенным затвором приведена на рисунке:

Метеорит72 - лучший интернет магазин светодиодного освещения! Товары высочайшего качества, безупречный сервис, широчайший ассортимент, отличные цены, гарантия. Посмотреть продукцию >>>

Исходный полупроводник, на котором изготовлен МДП-транзистор, называется подложкой (вывод П). Две сильнолегированные области n+ называется истоком (И) и стоком (С). Область подложки под затвором (З) называется встроенным каналом (n-канал).

Физической основой работы полевого транзистора со структурой металл-диэлектрик-полупроводник является эффект поля. Эффект поля состоит в том, что под действием внешнего электрического поля изменяется концентрация свободных носителей заряда в приповерхностной области полупроводника. В полевых приборах со структурой МДП внешнее поле обусловлено приложенным напряжением на металлический электрод-затвор. В зависимости от знака и величины приложенного напряжения могут быть два состояния области пространственного заряда (ОПЗ) в канале – обогащение, обеднение.

Режиму обеднения соответствует отрицательное напряжение Uзи, при котором концентрация электронов в канале уменьшается, что приводит к уменьшению тока стока. Режиму обогащения соответствует положительное напряжение Uзи и увеличение тока стока.

ВАХ представлена на рисунке:

Топология МДП-транзистора с индуцированным (наведенным) каналом р-типа приведена на рисунке:

При Uзи = 0 канал отсутствует и Ic = 0. Транзистор может работать только в режиме обогащения Uзи зи.пор, то происходит формирование инверсионного канала. Изменяя величину напряжения на затворе Uзи в области выше порогового Uзи.пор, можно менять концентрацию свободных носителей в инверсионном канале и сопротивление канала. Источник напряжения в стоковой цепи Uси вызовет ток стока Iс.

ВАХ представлена на рисунке:

 Светодиодная лента  Офисные Светильники

В МДП-транзисторах затвор отделен от полупроводника слоем окисла SiO2. Поэтому входное сопротивление таких транзисторов порядка 1013…1015 Ом.

К основным параметрам полевых транзисторов относятся:

  • Крутизна характеристики при Uсп = const, Uпи = const. Типичные значения параметра (0,1…500) мА/В;
  • Крутизна характеристики по подложке при Uсп = const, Uзи = const. Типичные значения параметра (0.1…1) мА/В;
  • Начальный ток стока Iс.нач. – ток стока при нулевом значении напряжения Uзи. Типичные значения параметра: (0,2…600) мА – для транзисторов с управляющим каналом p-n переходом; (0,1…100) мА – для транзисторов со встроенным каналом; (0,01…0,5) мкА – для транзисторов с индуцированным каналом;
  • Напряжение отсечки Uзи.отс.. Типичные значения (0,2…10) В; пороговое напряжение Uп. Типичные значения (1…6) В;
  • Сопротивление сток-исток в открытом состоянии. Типичные значения (2..300) Ом
  • Дифференциальное сопротивление (внутреннее): при Uзи = const;
  • Статистический коэффициент усиления: μ = S · ri

Принципиальная схема конвертера на 144МГц

 Офисные Светильники

Принципиальная схема конвертера показана на рис. 1.

Рис. 1. Схема конвертера на двухзатворных полевых транзисторах, 144МГц.

Конвертер состоит из УВЧ, смесителя и гетеродина. Усилитель высокой частоты собран на двухзатворном полевом транзисторе VТ1. Сигнал с антенны поступает на первый затвор. Нагрузкой усилителя является двухзвенный фильтр L2C6, L3C8 с емкостной связью между контурами.

Коэффициент усиления этого каскада изменяют потенциометром R3, с помощью которого меняется напряжение на втором затворе полевого транзистора.

Смеситель конвертера также собран на двухзатворном полевом транзисторе (VТ2). Напряжение сигнала подается в цепь первого затвора, а напряжение гетеродина в цепь второго затвора.

Режим транзистора устанавливают подбором резисторов R5 и R6. Нагрузкой смесителя является контур L4C11, настроенный на частоту 29 МГц. Напряжение сигнала ПЧ снимается с L5.

Гетеродин выполнен на двух полевых транзисторах VТЗ и VТ4. В задающем генераторе (он собран на транзисторе VТЗ) использован кварцевый резонатор на частоту 38,667 МГц.

В цепи истока транзистора VТЗ включен колебательный контур L6C13, настроенный на частоту, близкую к частоте кварцевого резонатора, а в цепи стока транзистора VТ3 — контур L7C14, настроенный на частоту 116 МГц.

Буферный усилитель выполнен на транзисторе VТ4 нагрузкой которого является контур L8C18, также настроенный на частоту 116 МГц. Сигнал гетеродина снимается с отвода от катушки L8.

Этот конвертер собран на шасси, изготовленном из листовой латуни толщиной 1 мм. Все опорные и проходные конденсаторы установлены на перегородках.

Подстроечные конденсаторы помещены на передней стенке шасси. Высокочастотные разъемы установлены на боковых стенках. Резистор R3 устанавливают на передней панели радиостанции или на боковой стенке шасси.

Металлоискатель на микросхеме К176ЛЕ5

Рейтинг:   / 5

Подробности
Просмотров: 3

Компактный металлоискатель можно собрать всего на одной логической микросхеме. Схема металлоискателя на микросхеме типа К175ЛЕ5 приведена на рис. 1.

Металлоискатель содержит два генератора. Один генератор собран на элементах DD1.1, DD1.2, а второй — на элементах DD1.3, DD1.4. Частота перестраиваемого генератора на DD1.I и DD1.2 зависит от емкости конденсатора С1 и общего сопротивления, подстроечного и переменного, резисторов R1 и R2. Переменным резистором R2плавно изменяют частоту генератора в диапазоне частот, установленном подстроенным резистором R1. Частота генератора на DD1.3 и DD1.4 зависит от параметров колебательного контура L1, C2. Сигналы с обоих генераторов поступают через конденсаторы СЗ и С4 на детектор, выполненный по схеме удвоения напряжения на диодах VD1 и VD2. Нагрузкой детектора являются наушники BF1, на которых выделяется разностный сигнал в виде низкочастотной составляющей, преобразуемый наушниками в звук. Параллельно наушникам включен конденсатор С5, который шунтирует их по высокой частоте. При приближении поисковой катушки L1 к металлическому предмету происходит изменение частоты генератора на элементах DD1.3, DD1.4. В результате меняется тональность звука в наушниках, по этому признаку и определяют, находится ли предмет в зоне поиска. Детали В схеме металлоискателя микросхему К176ЛЕ5 можно заменить на микросхемы К176ЛА7, К176ПУ1, К176ПУ2, К561ЛА7, К564ЛА7, К561ЛН2. Подстроенный резистор R1 типа СП5-2, переменный резистор R2 — СПО-0,5. Допустимо использовать в схеме и другие типы резисторов, желательно малогабаритные. Электролитический конденсатор С6 типа К50-12 на напряжение не менее 10 В. Остальные постоянные конденсаторы типа КМ-6. Катушка L1 размещается в кольце 0120 мм, согнутом из медной или алюминиевой трубки 08 мм. Между концами трубки должен быть небольшой зазор, чтобы не было короткозамкнутого витка. Катушка наматывается проводом ПЭЛШО 0,5. Через трубку необходимо протянуть любым способом максимальное число витков. В качестве наушников BF1 можно использовать головные телефоны ТОН-1, ТОН-2 или ТА-1. Для питания металлоискателя используется батарея типа «Крона» или другие типы батарей напряжением 9 В. Детали устройства кроме катушки индуктивности, источника питания и наушников размещаются на печатной плате, вырезанной из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм (рис. 2). Возможно использование и другого вида печатной платы. Г-образный вид платы выбран с тем, чтобы ее можно было разместить в разъеме типа ШР. К одному концу разъема крепится ручка из металлической трубки, а к другому его концу, с помощью переходника из изоляционного материала, крепится металлическое кольцо с катушкой L1. Концы катушки припаиваются к соответствующим точкам платы, размещенной в разъеме типа ШГ. В полости трубки размещается гальваническая батарея. Общий вид устройства приведен на рис. 3.

Универсальный металлоискательСтроительный металлоискательМультиметр — металлоискатель

Оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи

Проектирование инвертирующего преобразователя

Рассмотрим типичные схемы повышающего преобразователя и подробно разберем процесс проектирования и расчета. В конце статьи будет форма, в которую можно забить необходимые параметры источника, провести расчет онлайн и получить номиналы всех элементов. Эта форма считает номиналы сразу для всех трех схем. Если в выбранной Вами схеме этих элементов нет, то их номиналы нужно игнорировать.

Схема 1

Схема 2

Схема 3

Повышающая топология — самая простая в реализации, так как эмиттер (исток) силового транзистора в не соединен с общим проводом. Нет необходимости в специальных ухищрениях при подаче управляющего напряжения на базу (затвор). Достаточно подать это напряжение напрямую. С формированием сигнала обратной связи тоже нет никаких проблем. Если ток нагрузки относительно небольшой, то и сигнал ограничения тока снять совсем просто. В эмиттерной (истоковой) цепи устанавливается резистор. Если ток через этот резистор превышает максимально допустимый, то напряжение на этом резисторе превышает напряжение срабатывания защиты контроллера, и ключ принудительно закрывается.

Если ток нагрузки большой, то потери энергии на резисторе R7 становятся недопустимой роскошью. Тогда применяется трансформатор тока.

Если применяется маломощный контроллер, не способный раскачать мощный биполярный транзистор, то нужно поставить дополнительный транзистор, как это показано на схеме. Применение составного транзистора нежелательно, так как потери энергии на транзисторе тем больше, чем больше напряжение насыщения коллектор — эмиттер, а у составного транзистора напряжение насыщения больше в разы, чем у обычного.

На схеме 3 показано применение трансформатора тока и дополнительного маломощного транзистора. Но это не означает, что их можно применять только вместе. Трансформатор тока можно применять в схемах с полевым транзистором и в схемах с мощным контроллером. А маломощный транзистор можно применять в схемах с резистором R7. Эти два решения показаны на одной схеме просто для примера

Обратите внимание! Если в схеме 3 для управления транзисторами используется ШИМ — контроллер с открытым эмиттером на выходе, то между базой и эмиттером транзистра VT7 нужно включить резистор сопротивлением 300 — 400 Ом для надежного запирания транзистора VT7. Если же на выходе контроллера стоит двухтактный каскад, как в той микросхеме, которую применяем мы, то в таком резисторе потребности нет

Как быть в случае, если входное напряжение больше, чем допустимое напряжение на затворе полевого транзистора или допустимое напряжение питания контроллера, описано в статье про понижающий преобразователь. Для повышающего решение совершенно аналогично.

Для примера в качестве ШИМ — контроллера мы используем микросхему 1156EU3.

В схемах в качестве силового ключа используются мощный биполярный транзистор или мощный полевой транзистор. Подробнее о работе биполярного транзистора и полевого транзистора в качестве силового ключа.

(читать дальше…) :: (в начало статьи)

 1   2  3  4  5

 

:: ПоискТехника безопасности :: Помощь

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!Задать вопрос. Обсуждение статьи.

Еще статьи

Зарядное устройство. Импульсный автомобильный зарядник. Зарядка аккуму…
Схема импульсного зарядного устройства. Расчет на разные напряжения и токи….

Инвертирующий импульсный преобразователь напряжения, источник питания….
Как работает инвертирующий стабилизатор напряжения. Где он применяется. Описание…

Импульсный источник питания. Своими руками. Самодельный. Сделать. Лабо…
Схема импульсного блока питания. Расчет на разные напряжения и токи….

Силовой мощный импульсный трансформатор, дроссель. Намотка. Изготовить…
Приемы намотки импульсного дросселя / трансформатора….

Мостовой импульсный стабилизированный преобразователь напряжения, исто…
Как работает мостовой стабилизатор напряжения. Где он применяется. Описание прин…

Понижающий импульсный преобразователь напряжения, источник питания. Ко…
Как сконструировать понижающий импульсный преобразователь. Шаг 1. Как выбрать ча…

Питание светодиода. Драйвер. Светодиодный фонарь, фонарик. Своими рука…
Включение светодиодов в светодиодном фонаре….

Бесперебойник своими руками. ИБП, UPS сделать самому. Синус, синусоида…
Как сделать бесперебойник самому? Чисто синусоидальное напряжение на выходе, при…

Мощный стабилизатор на полевике

Рассмотрим сборку схемы стабилизатора, предназначенного для блока питания большой мощности. Здесь улучшены свойства прибора с помощью мощного электронного ключа в виде полевого транзистора.

При разработке мощных силовых стабилизаторов любители чаще всего применяют специальные серии микросхем 142, и ей подобные, которые усилены несколькими транзисторами, подключенными по параллельной схеме. Поэтому получается силовой стабилизатор.

Схема такой модели прибора изображена на рисунке. В нем использован мощный полевик IRLR 2905. Он служит для переключения, однако в этой схеме он применен в линейном режиме. Полупроводник имеет незначительное сопротивление и обеспечивает ток до 30 ампер при нагревании до 100 градусов. Он нуждается в напряжении на затворе до 3 вольт. Его мощность достигает 110 ватт.

Полевиком управляет микросхема TL 431. Стабилизатор имеет следующий принцип действия. При подсоединении трансформатора на вторичной обмотке возникает переменное напряжение 13 вольт, которое выпрямляется выпрямительным мостом. На выравнивающем конденсаторе значительной емкости появляется постоянное напряжение 16 вольт.

Это напряжение проходит на сток полевого транзистора и по сопротивлению R1 идет на затвор, при этом открывая транзистор. Часть напряжения на выходе через делитель попадает на микросхему, при этом замыкая цепь ООС. Напряжение прибора повышается до тех пор, пока входное напряжение микросхемы не дойдет границы 2,5 вольт. В это время микросхема открывается, уменьшая напряжение затвора полевика, то есть, немного закрывая его, и прибор работает в режиме стабилизации. Емкость С3 делает быстрее выход стабилизатора на номинальный режим.

Величина напряжения выхода устанавливается 2,5-30 вольт, путем выбора переменным сопротивлением R2, его величина может меняться в больших пределах. Емкости С1, С2, С4 дают возможность стабильному действию стабилизатора.

Для такого прибора наименьшее падение напряжения на транзисторе составляет до 3 вольт, хотя он способен работать при напряжении около нуля. Такой недостаток возникает поступлением напряжения на затвор. При малом падении напряжения полупроводник не будет открываться, так как на затворе должно быть плюсовое напряжение по отношению к истоку.

Для снижения падения напряжения цепь затвора рекомендуется подключать от отдельного выпрямителя на 5 вольт выше, чем напряжение выхода прибора.

Хорошие результаты можно получить при подключении диода VD 2 к мосту выпрямления. При этом напряжение на конденсаторе С5 повысится, так как падение напряжения на VD 2 станет ниже, чем на диодах выпрямителя. Для плавного регулирования напряжения выхода постоянное сопротивление R2 нужно заменить переменным резистором.

Величину выходного напряжения определяют по формуле: U вых = 2,5 (1+R2 / R3). Если применить транзистор IRF 840, то наименьшее значение напряжения управления на затворе станет 5 вольт. Емкости выбирают танталовые малогабаритные, сопротивления – МЛТ, С2, Р1. Выпрямительный диод с небольшим падением напряжения. Свойства трансформатора, моста выпрямления и емкости С1 подбирают по нужному напряжению выхода и тока.

Полевик рассчитан на значительные токи и мощность, для этого необходим хороший теплоотвод. Транзистор служит для монтажа на радиатор путем пайки с промежуточной пластиной из меди. К ней припаивают транзистор с остальными деталями. После монтажа пластину размещают на радиаторе. Для этого пайка не нужна, так как пластина имеет значительную площадь контакта с радиатором.

Если использовать для наружной установки микросхему П_431 С, сопротивления Р1, и чип-конденсаторы, то их располагают на печатной плате из текстолита. Плату паяют к транзистору. Настройка прибора сводится к монтажу нужного значения напряжения. Необходимо проконтролировать прибор и проверить его, имеется ли самовозбуждение на всех режимах.

Простой, мощный регулируемый стабилизатор напряжения

Watch this video on YouTube

Базовая конфигурация

Главная задача стабилизатора — обеспечить постоянство выходного напряжения и подавление пульсаций.
Конструкция стабилизатора основана на простейшей схеме, но каждый её элемент я выбирал так, чтобы он идеально выполнял свою функцию:Для максимального подавления входных шумов сопротивление резистора R должно быть максимально, а в внутреннее сопротивление источника опорного напряжения Vref как можно ниже. Да и работать формирователь опорного напряжения будет лучше, если его питать от высокоомного источника. Таким требованиям отвечает источник стабильного тока (ГСТ).

Для высоковольтного стабилизатора я использовал ГСТ на двух транзисторах, что обеспечивает большую стабильность тока при колебаниях питающего напряжения.

Для низковольтных стабилизаторов можно использовать аналогичную схему или просто одиночный диод.

Для высоковольтных стабилизаторов я выбрал значение тока ГСТ около 5мА. Для низковольтных стабилизаторов можно выбрать значение поменьше.

Микросхеме TL431 для нормальной работы требуется минимум 2 мА.

Важное замечание: ГСТ на двух транзисторах может иногда возбуждаться, если использовать высокочастотные транзисторы. Поэтому я выбрал транзисторы  MJ340/350 которые, как показывает мой опыт, работают стабильно

Стабилитроны довольно шумные и кроме того имеют плохой температурный коэффициент. Выходное напряжение при их использовании будет меняться в зависимости от температуры окружающей среды, а если в вашем усилителе активная вентиляция, то тем более. Кроме того, стабильность их внутреннего сопротивления тоже оставляет желать лучшего.

Вместо них я использовал TL431 в качестве источника опорного напряжения, так как их шумовые характеристики весьма достойны, они имеют низкое выходное сопротивление и довольно широкий диапазон выходных напряжений, которое устанавливается с помощью простого делителя.

Что представляет собой импульсный стабилизатор

Прибор, состоящий из двух основных узлов:

  • Интегрирующего;
  • Регулировки.

На первом происходит накапливание энергии с последующей ее отдачей. Регулирующий блок подает ток и при необходимости выполняет прерывание этого процесса. Причем, в отличие от линейных моделей, в импульсных, этот элемент может находиться в замкнутом или разомкнутом состоянии. Иными словами, он работает как ключ.

Устройство импульсного прибора

Сфера применения таких приборов достаточно широка. Однако наиболее часто они используются в навигационном оборудовании, а также импульсный стабилизатор следует купить для подключения:

  • ЖК телевизоров
  • Источников питания, используемых в цифровых системах;
  • Низковольтного промышленного оборудования.

Могут использоваться импульсные повышающие стабилизаторы напряжения и в сетях с переменным током для преобразования его в постоянный. Приборы этого класса также находят применение в качестве источников питания для мощных светодиодов, подзарядки аккумуляторов.

Стабилизаторы напряжения с проходным транзистором

Источники электропитания —

Источники электропитания

В схемотехнике блоков питания очень широкое применение находят стабилизаторы с проходным транзистором. В этой статье рассматриваются причины использования таких схемотехнических решений, их преимущества, возможные схемы реализации и принцип функционирования.

Трехвыводные интегральные стабилизаторы с фиксированным напряжением выпускаются на самые различные значения выходных токов, вплоть до 5 и более Ампер. В качестве пример, можно назвать 10-амперный стабилизатор LM396. Вместе с тем работа с такими большими токами может оказаться нежелательной, поскольку максимальная рабочая температура для кристаллов подобных стабилизаторов меньше, чем для кристаллов мощных транзисторов, что приводит к необходимости использовать громоздкие радиаторы. Кроме того, мощные интегральные стабилизаторы достаточно дороги. Альтернативное решение заключается в использовании внешних проходных транзисторов, которые можно добавить к трех- и четырехвыводным стабилизаторам, рассчитанным для работы с малыми токами (до 100 мА), например, к стабилизаторам типа 7805, 7812 и т.д. Базовая схема стабилизатора с проходным транзистором показана на рис.1.

Рис.1 Базовая схема стабилизатора с проходным транзистором

При токах менее 100 мА схема работает обычным образом, т.е. работает интегральный стабилизатор. При больших токах нагрузки, падение напряжения, возникающее на R1, приводит к открыванию транзистора Q1, и реальный ток через интегральный стабилизатор ограничивается величиной 100 мА. Интегральный стабилизатор поддерживает требуемое значение напряжения на выходе, путем регулировки входного тока. А так как база транзистора Q1 соединена с входом интегрального стабилизатора, то, изменение входного тока микросхемы приводит к изменению режима работы Q1. Если напряжение на выходе стабилизатора возрастает, то стабилизатор уменьшает свой входной ток и транзистор Q1 «призакрывается», уменьшается ток его перехода коллектор-эмиттер, что, в итоге, ведет к уменьшению выходного напряжения, т.е. осуществляется стабилизация. Если напряжение на выходе стабилизатора уменьшается, то происходит обратный процесс. Интегральный стабилизатор в этом случае даже не «знает», что нагрузка потребляет ток более 100 мА. В этой схеме входное напряжение должно превышать выходное на величину перепада стабилизатора 78хх (2В) плюс напряжение перехода база-эмиттер транзистора Q1.

На практике эту схему часто модифицируют для того, чтобы обеспечить ограничение тока транзистора Q1, который в противном случае может отдавать ток в h21Э раз превышающий максимальный внутренний ток стабилизатора, т.е. 20 А и более! Этого достаточно для разрушения транзистора Q1 и подключенной нагрузки. Наиболее часто применяются способы ограничения тока, показанные на рис.2 и рис.3.

Рис.2 Стабилизатор с проходным транзистором и ограничением тока проходного транзистора

Транзистор Q2 в обеих схемах является сильноточным проходным транзистором, а резистор между его базой и эмиттером выбран таким образом, чтобы транзистор открывался при токе нагрузке 100 мА.

На рис.2 транзистор Q1 реагирует на ток нагрузки за счет падения напряжения на R3 и ограничивает запуск транзистора Q2 в том случае, если это падение превышает падение напряжения на диоде (напряжение перехода база-эмиттер). Схема на рис.2 имеет два недостатка:

— входное напряжение должно теперь превышать стабилизированное выходное напряжение на величину падения напряжения на стабилизаторе плюс падение на двух диодах (для токов нагрузки вблизи максимального тока);

— транзистор Q1 должен выдерживать большие токи (до максимального тока стабилизатора), так как из-за малого сопротивления резистора в базе Q1 трудно реализовать ограничивающую схему с обратным наклоном характеристики.

Рис.3 Стабилизатор с проходным транзистором и ограничением тока проходного транзистора

В схеме на рис.3 эти недостатки устранены за счет некоторого усложнения

В сильноточных стабилизаторах для уменьшения рассеиваемой мощности до приемлемого уровня, важно добиться малого перепада напряжений. Чтобы получить в этой схеме характеристику с обратным наклоном, можно просто подключить базу Q1 к делителю между коллектором и «землей», а не к коллектору Q2, как это и сделано в схеме на рис.4

СВЯЗЬ ВПЕРЁД

Я разработал топологию стабилизатора без обратной связи. Считаю, что именно она отвечает моим требованиям, а после тестовых прослушиваний я заменил в своих конструкциях типовые стабилизаторы с обратной связью, несмотря на их высокие параметры.

В моей топологии сначала получается стабильное образцовое напряжение, которое через буфер подается на накапливающее устройство (конденсатор). Буфер обеспечивает постоянство выходного сопротивления стабилизатора, а конденсатор мгновенную подачу энергии усилителю при резких колебаниях тока нагрузки.

Обе топологии я смоделировал для проверки своих рассуждений.

Оказалось, что топология с обратной связью имеет чуть больший коэффициент стабилизации и ниже выходное сопротивление, которое повышается с ростом частоты.

Однако, по результатам прослушивания я отдал предпочтение топологии без обратной связи.

Add a Comment

Ваш e-mail не будет опубликован.

Яндекс.Метрика